Astrofyzika Slunce a hvzdy Galaxie a vvoj vesmru

Astrofyzika Slunce a hvězdy Galaxie a vývoj vesmíru Výzkum vesmíru Centrum pro virtuální a moderní metody a formy vzdělávání na Obchodní akademii T. G. Masaryka, Kostelec nad Orlicí 1

Slunce = hvězda průměrné velikosti - poloha v naší Galaxii není nijak výjimečná - nejbližší hvězdou - od Země vzdálena asi 150 milionů km = 1 AU (astronomická jednotka) - teplota na povrchu 5 700 K - teplota jádra je asi 15 000 K 2

Slunce - hmotnost 1, 989 × 1030 kg - průměr 1 400 000 km (průměr Země je 12 756 km) je přibližně 1, 3 milionkrát větší než Země - doba otočení kolem osy 25 dní rovník 36 dní póly - chemické složení H 92, 1 %, He 7, 8 %, O 0, 061 %, C 0, 03 % 3

Slunce - každou sekundu se přibližně 700 mil. tun H přemění na 695 mil. tun He a zbylých 5 mil. tun hmotnosti se přemění na energii (96 % elektromagnetické záření, 4 % odnášejí elektronová neutrina) 4

Atmosféra Slunce Sluneční atmosféru můžeme podle fyzikálních vlastností rozdělit na tři vrstvy: • fotosféra • chromosféra • koróna 5

Atmosféra Slunce Fotosféra • vnější vrstva, ze které přichází viditelné záření, její tloušťka je asi 300 km • tato vrstva má na své spodní hranici teplotu přibližně 5 700 K • typickými útvary ve fotosféře jsou sluneční skvrny • z fotosféry jsou vyvrhovány protuberance = výtrysk plazmatu desítky tisíc km nad povrch 6

Atmosféra Slunce Sluneční skvrna Protuberance 7

Atmosféra Slunce Chromosféra • střední oblast sluneční atmosféry, relativně tenká a řídká, její tloušťka je přibližně 10 000 – 16 000 km • v ní se teplota zvyšuje na 1 mil. K • typickými útvary jsou například chromosférické erupce = náhlá zjasnění ve fotosféře a chromosféře doprovázená výrazným uvolněním hmoty a energie 8

Atmosféra Slunce Koróna • oblast nad chromosférou • je nestabilní, rozpíná se a v oblasti Země přechází v tzv. sluneční vítr = proud ionizovaných částic vanoucí od Slunce rychlostí 500 km/s 9

Charakteristiky hvězd • • vzdálenost magnituda spektrální třída hmotnost rozměr hustota vlastní pohyb 10

Charakteristiky hvězd Jednotky vzdálenosti: • světelný rok (ly = light year) – vzdálenost jakou urazí světlo za jeden rok 1 ly = 9, 460 5284 × 1015 m • astronomická jednotka (AU) – vzdálenost Země od Slunce – 1 AU = 150 000 km 11

Charakteristiky hvězd • parsec (pc) – vzdálenost, ze které by poloměr oběžné dráhy Země byl kolmo k zornému paprsku vidět pod úhlem 1“ 1 pc = 3, 26 ly 12

Charakteristiky hvězd Hvězda Vzdálenost Slunce 8 minut 32 sekund Proxima Centauri 4, 27 l. y. Alfa Cent A 4, 31 l. y. Alfa Cent B 4, 31 l. y. Barnardova šipka 6, 0 l. y. Wolf 359 8, 1 l. y. Lalande 21185 8, 2 l. y. Sírius 8, 6 l. y. Luyten 726 -8 8, 6 l. y. Ross 154 9, 6 l. y. Ross 248 10, 3 l. y. eps Eridani 10, 7 l. y. Ross 128 10, 8 l. y. Luyten 789 -6 11, 1 l. y. Groomgridge 34 11, 3 l. y. eps Indi 11, 3 l. y. 13

Charakteristiky hvězd Astronomická délka 14

Charakteristiky hvězd Parsec 15

Charakteristiky hvězd Magnituda • logaritmická míra jasnosti objektu Spektrální třída • dělení hvězd podle teploty povrchu W O B A F G K M L T 80 000 K 60 000 K 38 000 K 15 400 K 9 000 K 6 700 K 5 400 K 3 800 K 2 200 K 1 499 K Hmotnost hmotnosti ostatních hvězd se porovnávají s hmotností Slunce (0, 1 až 80 MS), MS = hmotnost Slunce 16

Charakteristiky hvězd 17

Charakteristiky hvězd Rozměr • rozměry hvězd se porovnávají s rozměrem Slunce (10 km až 1000 RS), RS = poloměr Slunce Typ hvězdy Rozměr veleobři až 500 RS obři až 80 RS hlavní posloupnost 0, 5 až 20 RS bílí trpaslíci 1000 až 10 000 km neutronové hvězdy 10 až 100 km 18

Charakteristiky hvězd Hustota • hustota hvězd se porovnává s hustotou Slunce • hustotou se hvězdy liší nejvíce veleobr Slunce bílý trpaslík neutronová hvězda 10− 6 g/cm 3 1, 4 g/cm 3 106 g/cm 3 1014 g/cm 3 19

Zrození hvězdy • vývoj hvězdy začíná gravitačním kolapsem obřího molekulárního mraku (GMC) tvořeného převážně H • při kolapsu se GMC rozdělí na menší kousky, v každém z těchto fragmentů hroutícího se plynu se uvolňuje gravitační potenciální energii ve formě tepla • jakmile se zvyšuje teplota a tlak fragmentu, tak se fragment kondenzuje do super horké rotující sféry plynu, známé jako protohvězda 20

Zrození hvězdy • protohvězdy, které mají menší hmotnost než asi 1, 6× 1029 kg, nikdy nedosáhnou teploty potřebné k rozběhnutí jaderné fúze vodíku, tyto protohvězdy jsou známé jako hnědí trpaslíci • pro masivnější protohvězdy není problém dosáhnout teploty jádra okolo 10 miliónů Kelvinů, což umožňuje zahájení protonové řetězové reakce, která vede k vodíkové fúzi, nejprve na deuterium (2 H) a pak na helium 21

Zrození hvězdy Protohvězda 22

Zánik hvězdy • když hvězdě začne docházet H, začne klesat tlak v jádře • H v jádře postupně vyhořívá a vnější vrstvy stlačují jádro hvězdy • když teplota v jádře hvězdy dosáhne 100 milionů K začíná samotné helium, tedy odpad termonukleární reakce, hořet na uhlík 23

Zánik hvězdy • vnější slupky se rozepínají a hvězda nyní zabírá několika násobný objem • hvězda opouští hlavní posloupnost a stává se červeným obrem 24

Zánik hvězdy Červený obr 25

Zánik hvězdy • u hvězd střední hmotnosti, které nedosáhly termonukleární reakce H se obálka rozepne do okolí a vytvoří planetární mlhovinu • z jádra zbyde tzv. bílý trpaslík 26

Zánik hvězdy Supernova • u velkých hvězd s železným jádrem, nemůže dojít k přeměně He na C • dojde k zhroucení jádra a hvězda vybuchne 27

Zánik hvězdy Neutronová hvězda • je pozůstatkem po výbuchu supernovy typu II. • jedna špendlíková hlavička neutronové hvězdy by vážila několik milionů tun 28

Zánik hvězdy Pulsar • rotující neutronové hvězdy, které vyzařují elektromagnetické záření • pulsary mají svůj název odvozený z toho, že vysílají periodické pulsy 29

Zánik hvězdy Černá díra • tlak degenerovaných neutronů je příliš slabý • tuto kontrakci pak můžeme pozorovat až do doby, kdy se hvězda uzavře před okolním vesmírem vytvořením tzv. Schwarzschildova poloměru, neboli horizontu událostí 30

Galaxie • galaxie je tvořena miliardami planet, hvězd, měsíců, planetek, vesmírným prachem, kometami, meteory, . . . tvary: eliptické - E spirální - S spirální s příčkou - SB nepravidelné - Ir 31

Galaxie Tvary 32

Galaxie - Mléčná dráha • naše galaxie se nazývá Mléčná dráha • v porovnání s okolními galaxiemi patří Mléčná dráha mezi největší • obsahuje přibližně 300 miliard hvězd • má spirální tvar • v jejím středu je pravděpodobně supermasivní černá díra, která vyzařuje energii jako 100 mil. Sluncí a svou gravitační silou drží pohromadě celou galaxii (jako Slunce drží sluneční soustavu) 33

Galaxie - Mléčná dráha 25 000 LY 100 000 LY 34

Galaxie - Mléčná dráha 15 000 LY 35

Vesmír • před 13, 7 miliardami let vznikl náš vesmír jako výsledek obřího výbuchu známého pod pojmem Velký třesk • tato exploze vytvořila veškerou hmotu vesmíru • na začátku byla všechna hmota v bodu o nulovém objemu, zvaném singularita, a o nekonečné teplotě • po výbuchu vznikl čas a prostor 36

Reliktní záření = elektromagnetické záření, které přichází z vesmíru ze všech směrů a mohlo by být pozůstatkem z období nedlouho po velkém třesku 37

Výzkum vesmíru • éra výzkumu vesmíru začala vypuštěním první umělé družice SPUTNIK 1 • prvním živočichem vypuštěným do vesmíru byl pes Lajka vypuštěn ve Sputniku 2 Sputnik 1 38

Výzkum vesmíru Sputnik 2 39

Výzkum vesmíru Hubblův teleskop • pojmenovaný podle amerického astronoma Edwina Hubbla 40

Výzkum vesmíru 41

Výzkum vesmíru 42

Výzkum vesmíru Laboratoře v kosmu • další část kosmického výzkumu probíhá v blízkosti Země • spočívá v umisťování kosmických stanic, na oběžných dráhách kolem Země • tyto kosmické stanice, jakými jsou např. Skylab nebo ruský Mir setrvávají v kosmu a mohou být navštěvovány astronauty 43

Výzkum vesmíru 44

Použitá literatura a www stránky aldebaran. cz astronomia. zcu. cz helios. kx. cz objekty. astro. cz wikipedia. com 45